CN106582778A - 轻循环油加氢裂化催化剂及其制备方法 - Google Patents

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CN106582778A CN201510670952.9A CN201510670952A CN106582778A CN 106582778 A CN106582778 A CN 106582778A CN 201510670952 A CN201510670952 A CN 201510670952A CN 106582778 A CN106582778 A CN 106582778A
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孔德金
李旭光
郑均林
姜向东
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China Petroleum and Chemical Corp
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
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Abstract

本发明涉及一种轻循环油加氢裂化催化剂及其制备方法。主要解决传统加氢裂化催化剂对轻循环油裂化活性低、抗氮性能差的问题。本发明通过采用催化剂,按重量百分比计包括:15~35%选自FAU、BEA或MFI型沸石中的至少一种,5~16%无定形硅铝,10~20%的拟薄水铝石,5~10%的硫化钼,9~16%的硫化钨,3~6%选自磷化镍或磷化钴中的至少一种为活性组分的技术方案较好地解决了上述问题,无需预硫化,裂化活性和抗氮性高,产品分布灵活可控,可用于加氢炼化领域。

Description

轻循环油加氢裂化催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种轻循环油加氢裂化催化剂及其制备方法。
背景技术
加氢裂化技术具有原料适应性强、产品方案灵活性大、目的产品选择性高、产品质量好、附加值高等特点,可将各种重质、劣质原料直接转化清洁燃油和优质的化工原料,已成为现代炼油和石油化学工业最重要的重油深度加工工艺之一,在国内外获得日益广泛的应用。加氢裂化催化剂一般为双功能催化剂,抗氮能力都不高,对原料中的氮含量有严格要求,若超出规定值运行一段时间,裂化催化剂活性会明显降低,所以对于含分子筛加氢裂化催化剂而言,通常要求原料中氮含量小于10μg/g,以防止酸中心中毒。但受裂化段之前的精制段催化剂开发的制约,使得精制段产物中所含杂质较高,特别是其中的碱性氮化物脱除困难,这将给后序的裂化催化剂的稳定运行带来难度。因此,长期以来,加氢裂化催化剂的抗氮能力成为开发此类催化剂的重点。
CN98114489.6公开了一种加氢裂化催化剂,采用共沉法制备。其中无定形硅铝占催化剂的10~60wt%,改性Y型分子筛1~40wt%,VIB族金属氧化物占10~40wt%,VIII族金属氧化物占1~10wt%,IVB族金属氧化物占1~10wt%,用于一段串联加氢裂化生产中间馏分油,裂化段进料的N含量可达100ug·g-1。该催化剂具有较好的催化活性,催化剂也具有很高的抗氮性,但其制备方法较复杂,制备成本也较高,石脑油产品收率较低。
CN102463147A公开一种中油型加氢裂化催化剂,以最终催化剂重量计,催化剂载体组分包括分子筛0%~20%、无定形硅铝20%~50%,和氧化铝5%~30%,以氧化物重量计,催化剂中含有20%~50%的加氢金属组分。无定形硅铝为无定形硅铝干胶粉经过水热处理后与其它载体材料制成催化剂载体,然后采用浸渍法负载加氢金属组分制得最终催化剂。与现有加氢裂化催化剂相比,本发明催化剂具有更大的孔容和比表面积,酸量适宜,具有良好的抗氮能力,由本发明所制备的催化剂适于处理更重质、更劣质减压馏分油而多产中间馏分油的加氢处理过程。
CN103102966A公开了一种高氮原料加氢裂化方法,以高氮重质馏分油为原料,采用两段工艺流程,在加氢精制条件下,重质馏分油原料和氢气混合进入第一段反应区,第一段反应区使用加氢精制催化剂,脱氮率控制为60%~95%,第一段反应区流出物气液分离后的气相经脱杂质后循环使用,液相分馏得到轻质油品和尾油;尾油与氢气混合进入第二段反应区,第二段反应区使用加氢精制催化剂和加氢裂化催化剂,第二段反应区反应流出物进入分离系统。同现有两段加氢裂化技术相比,本发明工艺流程更加灵活,可加工更加劣质的原料;同现有一段串联加氢裂化技术相比,可大大提高装置的加工能力。同时本发明方法可以在相对缓和的条件下操作,有利于提高加氢装置的运转周期。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是为了克服传统加氢裂化催化剂对轻循环油裂化活性低、抗氮性能差的问题,提供一种新的用于轻循环油加氢裂化的催化剂。该催化剂具有无需预硫化,裂化活性和抗氮性高,产品分布灵活可控的特点。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的轻循环油加氢裂化催化剂的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的轻循环油加氢裂化催化剂的操作方法。
为解决上述技术问题之一,本发明采用的技术方案如下:一种轻循环油加氢裂化催化剂,按催化剂重量百分比计包括:
(a)15~35%选自FAU、BEA或MFI型沸石中的至少一种;
(b)5~16%的无定形硅铝;
(c)10~20%的拟薄水铝石;
(d)5~10%的硫化钼为活性组分;
(e)9~16%的硫化钨为活性组分;
(f)3~6%选自磷化镍或磷化钴中的至少一种为活性组分。
上述技术方案中,(f)部分选自3~6%磷化镍为活性组分
为解决上述技术问题之二,本发明采用的技术方案如下:一种轻循环油加氢裂化催化剂的制备方法,包括以下步骤:
①将选自FAU、BEA或MFI型沸石中的至少一种、无定型硅铝与拟薄水铝石经混捏、成型、挤条、干燥后,于450~650℃焙烧0.5~24h得到催化剂载体;
②将金属硫化物和金属磷化物的前驱体溶液于10~60℃浸渍到催化剂载体上陈化0.5~24h,干燥后备用;
③在氢气或氮气气氛下,于280~450℃热处理1~12h即得催化剂成品。
上述技术方案中,浸渍过程中金属硫化物的前驱体溶液可先于或迟于金属磷化物的前驱体溶液浸渍到载体上。
上述技术方案中所用的金属硫化物硫化钼的前驱体为硫代钼酸铵,优选四硫代钼酸铵溶液。
上述技术方案中所用的金属硫化物硫化钨的前驱体为硫代钨酸铵,优选四硫代钨酸铵溶液。
上述技术方案中所用的金属磷化物磷化镍的前驱体为含有镍离子和次磷酸根离子的溶液,优选次磷酸镍溶液。
上述技术方案中所用的金属磷化物磷化钴的前驱体为含有钴离子和次磷酸根离子的溶液,优选次磷酸钴溶液。
为解决上述技术问题之三,本发明采用的技术方案如下:一种轻循环油加氢裂化的方法,轻循环油精制油与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度350~500℃、反应压力3~10MPa、体积空速0.5~5hr-1、氢油体积比500~1200条件下与上述任意一种所述的催化剂接触,进行加氢裂化反应。
上述技术方案中,优选方案为反应温度350~400℃、反应压力4~8MPa、体积空速0.5~2.0hr-1、氢油体积比600~800条件下与催化剂接触。
上述技术方案中,轻循环油精制油中氮含量不高于100μg/g。
本发明使用固定床反应器进行加氢裂化反应的性能考察,反应器内径Ф12毫米,长度800毫米,不锈钢材质。采用电加热,温度自动控制。反应器底部填充Ф2~3毫米玻璃珠为支撑物,反应器内填充催化剂5克,上部填充Ф2~3毫米玻璃珠,供作原料预热和汽化之用。轻循环油精制油与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度350~450℃、反应压力3~10MPa、体积空速0.5~5hr-1、氢油体积比500~1200条件下与催化剂接触,进行加氢裂化反应。
本发明提供的催化剂可用于馏分油的加氢裂化过程。
采用本发明的技术方案,以硫化钼、硫化钨和磷化镍或磷化钴中至少一种的组合为催化剂的活性组分,显著提高了催化剂对氮化物的转化能力,在活性组分的协同作用下进一步脱氮后再与分子筛的酸中心接触发生裂化反应,降低了对催化剂酸中心的毒害作用,保证了裂解反应的顺利进行,提高了抗氮性和裂解活性,由于催化剂直接制备成了硫化物和磷化物的活性组分,因此催化剂无需再进行预硫化,节省了开工时间,另外还可通过变换工况条件调整产品分布情况。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
分别将干基为40g、30g、10g的USY沸石(购自山东淄博、硅铝比10)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
将含四硫代钼酸铵和四硫代钨酸铵溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含硫化钼和硫化钨含量为载体干基重量的5%和9%,陈化8h并经干燥后,再将次磷酸镍溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含磷化镍含量为载体干基重量的3%,陈化8h并经干燥后,在氢气中360℃热处理4h(此步可在反应器中完成)即得成品催化剂1。
将催化剂1用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
【实施例2】
分别将干基为40g、30g、10g的USY沸石(购自山东淄博、硅铝比10)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
将含四硫代钼酸铵和四硫代钨酸铵溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含硫化钼和硫化钨含量为载体干基重量的5%和9%,陈化8h并经干燥后,再将次磷酸钴溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含磷化钴含量为载体干基重量的3%,陈化8h并经干燥后,在氢气中360℃热处理4h(此步可在反应器中完成)即得成品催化剂2。
将催化剂2用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
【实施例3】
分别将干基为40g、30g、10g的Beta沸石(购自山东淄博、硅铝比13)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
将含四硫代钼酸铵和四硫代钨酸铵溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含硫化钼和硫化钨含量为载体干基重量的5%和9%,陈化8h并经干燥后,再将次磷酸镍溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含磷化镍含量为载体干基重量的3%,陈化8h并经干燥后,在氢气中360℃热处理4h(此步可在反应器中完成)即得成品催化剂3。
将催化剂3用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
【实施例4】
分别将干基为40g、30g、10g的Beta沸石(购自山东淄博、硅铝比13)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
将含四硫代钼酸铵和四硫代钨酸铵溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含硫化钼和硫化钨含量为载体干基重量的5%和9%,陈化8h并经干燥后,再将次磷酸钴溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含磷化钴含量为载体干基重量的3%,陈化8h并经干燥后,在氢气中360℃热处理4h(此步可在反应器中完成)即得成品催化剂4。
将催化剂4用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
【实施例5】
分别将干基为40g、30g、10g的Beta沸石(购自山东淄博、硅铝比13)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
将含四硫代钼酸铵和四硫代钨酸铵溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含硫化钼和硫化钨含量为载体干基重量的10%和16%,陈化8h并经干燥后,再将次磷酸镍溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含磷化镍含量为载体干基重量的6%,陈化8h并经干燥后,在氢气中360℃热处理4h(此步可在反应器中完成)即得成品催化剂5。
将催化剂5用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
【实施例6】
分别将干基为40g、30g、10g的Beta沸石(购自山东淄博、硅铝比13)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
将含四硫代钼酸铵和四硫代钨酸铵溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含硫化钼和硫化钨含量为载体干基重量的10%和16%,陈化8h并经干燥后,再将次磷酸钴溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含磷化钴含量为载体干基重量的6%,陈化8h并经干燥后,在氢气中360℃热处理4h(此步可在反应器中完成)即得成品催化剂6。
将催化剂6用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
【实施例7】
分别将干基为20g、20g、30g、10g的USY沸石(购自山东淄博、硅铝比10)、Beta沸石(购自山东淄博、硅铝比13)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
将含四硫代钼酸铵和四硫代钨酸铵溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含硫化钼和硫化钨含量为载体干基重量的5%和9%,陈化8h并经干燥后,再将次磷酸镍溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含磷化镍含量为载体干基重量的3%,陈化8h并经干燥后,在氢气中360℃热处理4h(此步可在反应器中完成)即得成品催化剂7。
将催化剂7用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
【实施例8】
分别将干基为20g、20g、30g、10g的USY沸石(购自山东淄博、硅铝比10)、Beta沸石(购自山东淄博、硅铝比13)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
将含四硫代钼酸铵和四硫代钨酸铵溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含硫化钼和硫化钨含量为载体干基重量的5%和9%,陈化8h并经干燥后,再将次磷酸钴溶液于40℃下对载体颗粒进行浸渍,浸渍液中折算所含磷化钴含量为载体干基重量的3%,陈化8h并经干燥后,在氢气中360℃热处理4h(此步可在反应器中完成)即得成品催化剂8。
将催化剂8用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
【比较例1】
分别将干基为40g、30g、10g的USY沸石(购自山东淄博、硅铝比10)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
通过传统的等体积浸渍方法,在载体上负载5%氧化钼、9%氧化钨、3%氧化镍,再经焙烧还原制得成品催化剂A。
将催化剂A用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
【比较例2】
分别将干基为40g、30g、10g的USY沸石(购自山东淄博、硅铝比10)、无定形硅铝(购自山东淄博)和拟薄水铝石(购自山东淄博)加入混合器至均匀,然后向混合物中加入3g田菁粉、5g体积比1:1HNO3溶液和40g去离子水,研磨均匀制成适于挤出的面团。将其通过模具挤出,形状呈细长的圆柱形(直径1.7mm),120℃烘干后于550℃焙烧4h,然后将其裁剪成尺寸一致的载体颗粒备用(1.7×4.0mm)。
通过传统的等体积浸渍方法,在载体上负载5%氧化钼、3%氧化镍,再经焙烧还原制得成品催化剂B。
将催化剂B用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价,原料组成示于表1。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度360℃、反应压力6MPa、体积空速1.0hr-1、氢油体积比800条件下与催化剂接触,对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表2。
表1
表2
【实施例9~13】
将实施例1中催化剂用于轻循环油精制油加氢裂化性能评价。液体原料与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,分别调整考评工艺条件温度、压力、体积空速、氢油体积比、原料中氮含量进行加氢裂化反应对产物进行回收和组分检测,将转化结果示于表3。
表3

Claims (10)

1.一种轻循环油加氢裂化催化剂,按催化剂重量百分比计包括:
(a)15~35%选自FAU、BEA或MFI型沸石中的至少一种;
(b)5~16%的无定形硅铝;
(c)10~20%的拟薄水铝石;
(d)5~10%的硫化钼为活性组分;
(e)9~16%的硫化钨为活性组分;
(f)3~6%选自磷化镍或磷化钴中的至少一种为活性组分。
2.权利要求1所述的轻循环油加氢裂化催化剂的制备方法,包括以下步骤:
①将选自FAU、BEA或MFI型沸石中的至少一种、无定型硅铝与拟薄水铝石经混捏、成型、挤条、干燥后,于450~650℃焙烧0.5~24h得到催化剂载体;
②将金属硫化物和金属磷化物的前驱体溶液于10~60℃浸渍到催化剂载体上陈化0.5~24h,干燥后备用;
③在氢气或氮气气氛下,于280~450℃热处理1~12h即得催化剂成品。
3.根据权利要求2所述的轻循环油加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于浸渍过程中金属硫化物的前驱体溶液先于或迟于金属磷化物的前驱体溶液浸渍到载体上。
4.根据权利要求2所述的轻循环油加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于所述的金属硫化物硫化钼的前驱体为硫代钼酸铵。
5.根据权利要求2所述的轻循环油加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于所述的金属硫化物硫化钨的前驱体为硫代钨酸铵。
6.根据权利要求2所述的轻循环油加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于所述的金属磷化物磷化镍的前驱体为含有镍离子和次磷酸根离子的溶液。
7.根据权利要求2所述的轻循环油加氢裂化催化剂的制备方法,其特征在于所述的金属磷化物磷化钴的前驱体为含有钴离子和次磷酸根离子的溶液。
8.一种轻循环油加氢裂化的方法,轻循环油精制油与氢气混合,自上而下通过催化剂床层,在反应温度350~500℃、反应压力3~10MPa、体积空速0.5~5hr-1、氢油体积比500~1200条件下与权利要求1中任意一种所述的催化剂接触,进行加氢裂化反应。
9.根据权利要求8所述的轻循环油加氢裂化方法,其特征在于反应温度350~400℃、反应压力4~8MPa、体积空速0.5~2.0hr-1、氢油体积比600~800条件下与催化剂接触。
10.根据权利要求8所述的轻循环油加氢裂化方法,其特征在于轻循环油精制油中氮含量不高于100μg/g。
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